Урок по физика: Защо огънят няма сянка
Физичното пояснение зад явлението, което можем да следим при всяка запалена свещ
Ако в миналото сте се взирали в пламъка на свещ или огън и сте насочили светлинен източник към него, може би сте забелязали нещо необичайно – пламъкът като че ли няма сянка. Това извънредно събитие, което мнозина асоциират с нереални същества като вампири или призраци, в действителност има напълно научно пояснение.
За да разберем феномена, би трябвало първо да си напомним какво представлява сянката. В света на физиката сянката е просто зона, в която светлината не доближава. За образуването на сянка са нужни три детайла: източник на светлина, непрогледен обект, който блокира част от светлинните лъчи, и повърхнина, върху която да се проектира сянката.
Причината огънят да няма явна сянка е, че той не дава отговор на основното изискване – да бъде непрогледен обект. Всъщност, огънят не е нито твърдо тяло, нито течност, нито елементарен газ. Той е резултат от химична реакция, наречена горене, при която гориво (например дърво или восък) реагира с О2 под въздействието на топлота.
Пламъкът, който виждаме, съставлява композиция от горещи газове и нажежени частици във въздуха. Тази примес е значително транспарантна и разрешава на светлината да минава през нея съвсем без трудности. Без непрогледен обект, който да блокира светлинните лъчи, не може да се образува ясна сянка.
Още по-важно е, че самият огън е източник на светлина. Светлината, която пламъкът излъчва, се смесва със светлината, идваща от другия източник, и запълва пространството, където би трябвало да се появи сянка. Затова е толкоз мъчно да видим каквото и да било затъмняване.
Но това не значи, че огънят въобще не въздейства на преминаващата през него светлина. Ако създадем опит с доста ослепителен светлинен източник (например лазер или мощен прожектор) и малък пламък, можем да видим леко деформиране на светлината. Това се дължи на обстоятелството, че горещият въздух в пламъка има друга компактност от околния въздух, което води до леко изкривяване на светлинните лъчи – събитие, познато като рефракция.
Също по този начин, ако огънят съдържа доста сажди или други твърди частици, те могат отчасти да блокират светлината и да основат доста фина сянка. Но при множеството чисто горящи пламъци този резултат е неосезаем за невъоръженото око.
Интересно е, че даже в случай че насочим мощен светлинен лъч към пламък, няма да забележим класическа сянка, а по-скоро вибриращ, вълнообразен резултат, основан от другите температурни пластове в горещия въздух.
Така че, когато идващия път видите пламък без сянка, не мислете за свръхестественото. Вместо това се възхитете на красивите закони на физиката, които разрешават на светлината да минава съвсем гладко през огнената буря.
